组汽轮机隔板静叶片裂纹的焊接修复

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!! 由表 " 可 以 看 出 # 焊 接 接 头 经 过 超 声 处 理 后 # 可 以 有效地消除焊 接 残 余 应 力 # 并 将 焊 趾 和 接 头 的 应 力 变 为 压应力 % 焊趾部位的压应力可显著提高接头的疲劳强度 % ! ." 对焊趾的影响 ! 如 图 - 所 示 # 经 超 声 波 处 理 后 的焊趾处有一条光滑的过渡圆 弧 # 使 焊 趾 部 位 的 表 层 焊 接缺陷得以消除 %
四 $ 焊后检查
! "" 用角磨机将焊缝余高磨平 # 然后进行抛光 % ! ." 用渗透的方法对焊 接 区 域 进 行 探 伤 检 查 # 达 到 无裂纹 $ 未熔合及咬边等缺陷 % 采 用 该 方 法 修 复 的 汽 轮 机隔板静叶 运 行 两 年 多 # 至 今 未 发 现 问 题 % 实 践 表 明 # 采用此方法修复质量可靠 # 具有推广价值 %
部留有 . 11 间隙 " ! % 焊接方法 焊条电弧焊方法操作简 单 ! 使 用 灵 活 方 便 ! 焊 接 质 量稳定 " 因此本次修复采用焊条电弧焊 ! 直流反接 " / % 焊接材料的选用 为保证静叶片修复后具有 足 够 高 的 高 温 强 度 # 相 同 的导热性能及热膨胀性能 ! 选用 与 叶 片 材 质 相 同 的 不 锈 钢焊条 ! 本次选用 9 . " 5 焊条进行焊接 "9 . " 5熔敷金属 成分见表 ."
! " . 0 0 5 " 0 0 4
热加工
! " " # 年第$ !期
-
! ! ! !" # $ % & ’ & ( ) ! $ * " ! $ ’!
三 $ 焊后宏观检查及热处理
图 !-
焊后温度下降 至 马 氏 体 转 变 全 部 完 成 后 # 用 " 0倍 放大镜进行宏观检查 # 未发现 缺 陷 # 立 即 进 行 焊 后 热 处 理 % 加热范围在焊接区域四周 # 0 11 内 % 热 处 理 温 度 为 5 0 06 # 恒温 0 1 = >%
表 $!$ 质量分数 $ $ ! " $ / 的化学成分 # <%
元素 $ & > + = $ % A = + 7
含量 # 0 ! " . # " ! 0 0 # 0 ! 4 0
0 ! 0 0# 0 ! 0 # #
0 % 焊前预热 " $ % " - 系列马氏体不 锈 钢 在 空 气 中 冷 却 时 ! 能 产 生 很大的淬硬倾向 ! 因此冷裂纹及 脆 化 是 这 种 钢 焊 接 时 的 主要问题 " 为了防止焊缝及热影 响 产 生 淬 硬 组 织 和 冷 裂 纹 ! 施焊前必须将施焊区域 # 0 11 范 围 内 进 行 预 热 " 预 热温度不 大 于 马 氏 体 开 始 转 变 温 度 ! 即 控 制 在 . 0 0& . # 06 内 ! 预热采用氧乙炔 ! 中性火焰慢速均匀加热 " & % 施焊 $ "% 焊 接 设 备 ! 采 用 L D 5&? 0 0 : 逆 变 弧 焊 机! 直 流反接 " $ .% 焊接材料 ! 选 用 9 . " 5$ . ! # 11% 焊 条 ! 焊 前 ! 在. # 06 的温度下烘干 " ! # N" # 下转第 - 页$
表 !!# 质量分数 $ $ ! $ # 焊条 的化学成分 # <%
元素 $ & > + = $ % " " ! 0 & " ! # 0 A = 0 ! / # & " ! . 0 + 7
一 # 焊接性分析
低压末级静叶材质为 " $ % T -! 其 显 微 组 织 为 马 氏 体 ! 属马氏体不锈钢 ! 具有较高的 淬 硬 性 ! 焊 缝 和 热 影 响 区 焊后状态的组织为硬脆的马氏 体 组 织 " 马 氏 体 型 不 锈 钢 导热性较碳钢差 !易导致热影 响 区 出 现 更 为 陡 降 的 温 度 梯度 ! 加上组织转变时的体积 变 化 ! 可 引 起 较 高 的 内 应 力 ! 从而进一步提高了冷裂倾 向 " 因 此 对 它 的 热 加 工 必 须严格控制热输入 ! 避免冷裂 纹 的 产 生 " 如 果 焊 接 接 头 刚度大或焊缝中含 氢 量 较 高 ! 从 高 温 直 接 冷 却 至 " . 0& " # 06 以下时 ! 很容易 产 生 冷 裂 纹 " 针 对 以 上 特 点 ! 决 定选用与母材成分相近的马氏体不锈钢焊条 "
表 $! 冲击前后应力对比
测点 取样位置 冲击前 冲击后 冲击效果
表 !! 相同载荷作用下处理前后的寿命比较
材料与接头形式 V . # : 对接接头 V . # : 对接接头 V . # : 十字接头 V . # : 十字接头 状态 焊态 超声冲击 处理 焊态 超声冲击 处理 焊态 超声冲击 处理 焊态 超声冲击 处理 焊态 超声冲击 处理 " 3 /
5 " ! 02" 0
# . ! 4 32" 0
三 $ 结语
综上所述 # 超声冲击装置 设 备 投 资 较 低 # 操 作 灵 活 方便 % 处理 后 焊 接 接 头 抗 疲 劳 断 裂 的 性 能 得 到 很 大 改 善 ’ 使用超声冲 击 的 方 法 可 改 善 焊 接 接 头 的 疲 劳 性 能 # 其效果十分明显 %
! " . 0 0 5 0 5 0 /
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ! 上接第 0 页" ! -" 焊接规范 ! 电流 5 #&4 0 B% ! ?" 焊接操作 注 意 事 项 ! 焊 接 时 应 匀 速 向 前 运 条 # 不做横向摆 动 # 连 续 施 焊 一 次 成 功 # 力 争 中 间 不 断 弧 # 焊缝的高度尽量与叶面平齐 % 每 层 焊 缝 厚 度 #. 11% 层 间温度控制在 . 0 0&. # 06 内 # 每道焊缝焊完后锤击消除 应力 %
焊接与切割 ! " # $ % & * + + % & ’ ’()
源自文库
火力发电厂 / " " )2 机组汽轮机 隔板静叶片裂纹的焊接修复
宁夏大坝发电有限责任公司 ! ! 青铜峡 !! " ! 夏福庆 ! 郝永华 " # $ % !
摘要 " ! 对某火力发电厂 0 0 &S 机组汽轮机隔板静叶裂纹成功进行了焊接修复 ! 该静叶材料为 " $ % " !! !
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应力幅&&7 8 . . 3 . . 3 . " " . " " . " . " . # . # " 3 /
循环次数
# " ! / #2" 0
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# . ! ?2" 0
应力&&7 8 应力&&7 8 . 4 . ! # J" 5 / ! 5 J? / ! 0
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含量 # 0 !" ## " ! 0 0 # " ! 0 0" " ! # " ! ## 0 ! /# 0 ! 0 0# 0 ! 0 # &
二 # 焊接修复工艺措施
$ % 缺陷的清除 采用角向 磨 光 机 修 理 坡 口 或 用 电 动 砂 轮 将 裂 纹 消 除 ! 同时进行着色探伤检 查 ! 确 保 裂 纹 完 全 消 除 " 裂 纹 全部挖除后将坡口修理为 H 形 ! 并将坡口两侧 " 0 11 范 围内打磨干净 ! 露出金属光泽 ! 并 用 酒 精 或 丙 酮 擦 洗 清 理 ! 去除油污 " 裂纹要防止 挖 穿 ! 为 保 证 根 部 焊 透 ! 根
" . ? # 后车架 前车架
. 4 ? ! / ? 3 ! / " / ! 0 # 4 5 ! ?
V . # : 十字接头 拉应力转变 为压应力 V . # : 十字接头 V ? # 对接接头 V ? # 对接接头 V ? # 十字接头 V ? # 十字接头
# # ! -2" 0
J# 4 ! / J. ? 3 ! 0 J? . #
! -" 对疲劳寿命的影响 ! 从表 . 可以看出 # 经超声 冲击处理的 V . # 各种接头的疲劳寿命提高到 " #&? 0倍 左右 ’ 超声冲击处理 V ? #各种接头的疲劳寿命提高到 0&" 0 0倍% ! ?" 工作状 态 ! ! 操 作 方 式 ( 人 工 手 持 冲 击 枪 操 作 # 不受结构限制 # 操作灵 活 方 便 % " 工 作 方 式 ( 不 改 变现有焊接工艺 # 仅作为焊接 的 最 后 一 道 工 序 % # 工 作 效率 ( 标准处理线速 度 0 & ! #&" ! 0 1 1 = >% $ 成 本 ( 报 价 不足 " 0 万元 % % 可仅对关键焊缝进行处理 %
马氏体耐热钢 " 具有较大的冷裂纹倾向 ! 为 此 制 定 了 合 理 的 焊 接 修 复 工 艺 " 焊 前 必 须 预 热 到 . 0 0&. # 06 " 焊 后进行高温回火热处理消除应力 ! 采用该方法修复的隔板静叶运行至今两年多 " 未发现问题 !
0 0 #年 3月 B 级 检 修 0 0&S 机组 .( 机在 . !! 某电厂 中发 现 低 压 末 级 上 隔 板 静 叶 排 气 边 有 一 条 裂 纹 ! 长 . 0 11! 深 ? 11! 距叶根 . 0 0 11" 此缺陷 已 威 胁 机 组 的 安全运行 ! 必须进行处理 " 经分 析 决 定 采 取 现 场 焊 接 修 复措施 "
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热加工
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焊接与切割
! "" 对残余应力影响 ! 超声 波 冲 击 试 验 在 结 构 件 车 间进行 # 试验对象为 4 # - 前$后 车 架#试 验 结 果 如 表 " 所示 %